短切芳纶纤维增强酚醛泡沫性能的研究

为了改善酚醛泡沫的性能,选用短切芳纶纤维作为增强材料,考察了不同短切芳纶纤维用量对酚醛泡沫压缩强度、压缩弹性模量、泡孔结构以及热稳定性能的影响。结果表明,短切芳纶纤维可以有效地增强酚醛泡沫的压缩性能。随着短切芳纶纤维用量的增加,酚醛泡沫的压缩强度和压缩弹性模量呈现先增加后减小的变化趋势。当短切芳纶纤维用量为4份时,酚醛泡沫的压缩强度比未添加短切芳纶纤维的酚醛泡沫提高约38%。短切芳纶纤维用量影响酚醛泡沫的泡体直径及其分布。当短切芳纶纤维用量为8份时,短切芳纶纤维在酚醛泡沫中的分布很不均匀,酚醛泡沫脆断截面上泡体破损现象较为严重,集束分布的短切芳纶纤维对酚醛泡沫的结构和力学性能带来不利影响。添加短切芳纶纤维可以明显提高酚醛泡沫在高温条件下(400℃)的热稳定性。     

短玻璃纤维、K_2Ti_6O_(13)晶须改性酚醛泡沫的性能研究

分别利用K2Ti6O13晶须、短玻璃纤维对酚醛泡沫(PF)进行改性,并制备了不同短玻璃纤维含量的酚醛泡沫,考察了不同改性方法对酚醛泡沫的表观形貌、力学性能和保温性能的影响。表观形貌结果表明,添加4%K2Ti6O13晶须可以显著改变酚醛泡沫的表观形貌,使得泡孔更规则、均匀。力学性能测试表明,短玻璃纤维含量在8%以内,压缩强度和弯曲强度都随着短玻璃纤维含量的增加而增大;短玻璃纤维和短玻璃纤维/4%K2Ti6O13晶须可以显著提高酚醛泡沫的压缩强度和弯曲强度,压缩强度和弯曲强度最高分别提高了126%和208%;加入短玻璃纤维稍稍提高了酚醛泡沫的导热系数,降低了酚醛泡沫的保温性能;加入相同量的短玻璃纤维,短玻璃纤维/4%K2Ti6O13晶须改性的酚醛泡沫相比于短玻璃纤维改性酚醛泡沫具有更高的压缩强度、弯曲强度和保温性能。     

短切玻纤/低密度不饱和聚酯树脂材料的力学性能

以短切玻璃纤维作为增强材料制备了短切玻纤/低密度不饱和聚酯树脂制品。通过压缩强度测试和红外光谱分析研究了偶联剂KH-570对短切玻纤的改性效果。在确定短切玻纤的长度和线密度的基础上,以短切玻纤掺量、发泡剂掺量和成型温度3个变量为因素进行三因素五水平的正交实验,研究了短切玻纤/低密度不饱和聚酯树脂样品的最佳制备条件及力学性能。结果表明:E-短切玻纤的增强性能优于C-短切玻纤。当E-短切玻纤的用量为树脂质量的15%,发泡剂用量为树脂质量的2.0%,成型温度为117.5℃时,E-短切玻纤增强的低密度不饱和聚酯树脂样品的性能最佳,其表观密度为0.49 g/cm3,压缩强度为18.23 MPa,比压缩强度为37.16 MPa·g-1·cm3。样品的压缩强度优于未添加短切玻纤的低密度不饱和聚酯树脂样品。     

PVA纤维改性酚醛泡沫的研究

为了改善酚醛泡沫的性能,选用聚乙烯醇(PVA)纤维作为酚醛泡沫的增强材料,研究了不同PVA纤维含量和长度对酚醛泡沫的泡孔结构、压缩性能、弯曲性能的影响。结果表明,PVA纤维可以有效改善酚醛泡沫的力学性能和泡孔结构,随着PVA纤维含量的增加,酚醛泡沫的力学性能呈现先增大后减小的趋势。当PVA纤维的用量为酚醛树脂质量的3%时,酚醛泡沫的力学性能达到了最大值,泡孔结构达到了小且均匀的状态。PVA纤维的长度对酚醛泡沫的泡孔结构也有一定的影响,当PVA纤维长度为6 mm时,酚醛泡沫具有最好的泡孔结构,但PVA纤维长度增加时,酚醛泡沫的压缩性能、弯曲性能减小。     

芳纶纤维增强酚醛泡沫的性能

分别选用芳纶短切纤维和芳纶浆粕纤维作为填充材料增强酚醛泡沫,通过压缩力学性能测试、断面微观形貌观察以及热失重等表征手段,考察了芳纶纤维增强酚醛泡沫的效果,对比分析了两种纤维及其用量对酚醛泡沫改性效果的影响。结果表明:芳纶纤维可以有效地增强酚醛泡沫的压缩性能,从压缩应力-应变曲线看,芳纶短切纤维增强的样品其屈服区长度普遍略长于芳纶浆粕纤维增强的样品,表明前者具有略优的缓冲性能和吸能性能;纤维种类对泡沫截面形貌产生影响,芳纶浆粕纤维增强的泡沫胞体完整程度明显优于芳纶短切纤增强的样品;添加芳纶纤维还有利于提高泡沫复合材料的热稳定性,以芳纶短切纤维对材料在高温条件下(400℃)热稳定性的增强效果更为明显。     

玻纤增强SAN材料力学性能的影响因素

通过对玻纤增强SAN树脂(SAN/GF)的力学性能分析,研究了影响玻纤增强SAN材料的因素。结果表明,添加SMA相容剂有助于增加SAN树脂与玻纤的界面结合强度,提高材料的力学性能,相容剂含量为3%时,增强材料的拉伸强度和弯曲强度分别达到117.2和140.2 MPa,比未加相容剂时,强度分别增加22.8%和12.8%。适量润滑剂的添加对提高材料力学性能具有正面效应,根据实验研究,润滑剂用量在0.2%时,玻纤增强材料性能较好。单丝直径为13和14μm的2种玻纤的增强效果差别不大,制备的增强材料的拉伸强度都在115 MPa以上,弯曲强度大于135 MPa。主机螺杆转速对玻纤增强SAN材料的力学性能影响不大。玻纤含量在20%时,制备的玻纤增强材料的冲击性能最好,达到5.7 kJ/m~2。     

环氧腰果酚/硅氧烷对酚醛树脂及泡沫性能的影响

以环氧腰果酚(ECD)为酚原,替代部分苯酚,同时引入1,3-双(氨丙烷基)四甲基二硅醚(APTMDS),合成改性酚醛树脂,进而制备改性酚醛泡沫。分析APTMDS添加量一定时,ECD替代苯酚量对改性树脂的结构、游离酚含量、游离醛含量、黏度以及热稳定性的影响,研究ECD替代苯酚量对改性泡沫压缩强度、弯曲强度、易碎性能以及燃烧性能的影响。结果表明,当APTMDS添加量一定时,改性树脂体系的游离酚含量随着ECD的替代量的增加而呈下降趋势,游离醛随着ECD的替代量的增加而呈上升趋势,改性树脂体系的黏度随着ECD的替代量的增加有所上升。改性酚醛泡沫的压缩和弯曲强度有很大程度的提高,当ECD替代量为4%(wt)时,改性泡沫的压缩和弯曲强度最大,分别为0.281和0.363 MPa,与纯酚醛泡沫相比,分别提高了91.16%和62.05%。改性酚醛泡沫粉碎率有所降低,当ECD替代苯酚量为12%时,改性酚醛泡沫的粉碎率最小,19.81%,与纯酚醛泡沫相比,下降了24.13%。改性后的酚醛泡沫的阻燃性能略有下降。     

高硅氧玻璃纤维改性泡沫炭复合材料的制备与性能

为了提高传统泡沫炭的力学性能和电磁屏蔽效能,分别以碳纳米管(CNTs)改性酚醛树脂为主要碳源,酚醛空心微球为闭孔相,短切高硅氧玻璃纤维作为添加相,制备了不同高硅氧玻璃纤维含量的多孔泡沫炭复合材料。通过扫描电子显微镜、万能试验机和网络分析仪,研究了玻璃纤维含量对泡沫炭复合材料的微观结构、力学性能、电磁屏蔽效能的影响。结果表明：引入质量分数0.9%的CNTs,泡沫炭复合材料的压缩强度最高,达21.3 MPa,较纯泡沫炭提升了16%;而玻璃纤维的加入并没有明显改善泡沫炭复合材料的压缩强度,但提高了其断裂韧性。质量分数8%的玻璃纤维掺杂泡沫炭复合材料的电磁屏蔽效能最好,在8.2～12.4 GHz下的均值为74 dB,较纯泡沫炭提升了76%。     

短切碳纤维增强聚酰亚胺泡沫的制备及性能

针对现有软质聚酰亚胺泡沫强度低的缺点,通过一步法制备了短切碳纤维增强聚酰亚胺泡沫,研究了短切碳纤维的添加量对聚酰亚胺泡沫的化学结构、微观形貌、压缩强度及热导率的影响。结果表明,短切碳纤维在发泡过程中起到成核剂的作用,随着其添加量的增加,泡沫的泡孔平均尺寸先减小后增加;当短切碳纤维质量分数为20%时,泡孔的最小平均尺寸为507μm;泡沫密度随着短切碳纤维用量的变化没有明显的改变;泡沫的压缩强度随着短切碳纤维的用量先增大后逐渐减小,压缩强度最大为54.52 kPa;短切碳纤维的加入对聚酰亚胺泡沫材料的化学结构和热稳定性没有明显的影响,但是材料的热导率随着短切碳纤维含量的增加有一定的增加。     

玻纤增强尼龙6的挤出工艺及力学性能

采用长玻纤连续添加和短切玻纤制备了玻纤增强尼龙6(PA6)复合材料。主要考察了玻纤含量、玻纤种类以及挤出工艺条件对复合材料力学性能的影响,并利用扫描电子显微镜对复合材料的冲击断面和拉伸断面及玻纤形态进行了观察。结果表明,采用短切玻纤加入时,玻纤含量对GF/PA6复合材料的力学性能影响很大。随玻纤含量的增加,复合材料的力学性能越来越高,断裂伸长率变低。加工工艺参数对复合材料的力学性能有影响。采用长玻纤连续添加时,玻纤的添加位置对复合材料的性能影响不大。在玻纤含量相同时,采用长玻纤连续添加得到的材料力学性能明显优于采用短切玻纤时的性能。玻纤能均匀地分散在PA6基体中,玻纤的保留长度和长度分布对复合材料的性能有直接影响。     

TiB_2增强酚醛泡沫的制备及性能

为提高酚醛泡沫材料的耐高温性能和高温裂解前后的力学性能,通过物理共混法在发泡酚醛树脂中添加二硼化钛(TiB_2)无机填料制备了酚醛/TiB_2泡沫复合材料。研究了泡沫复合材料的固化过程和在1 000℃下裂解前后的微观结构,以及不同的TiB_2颗粒含量对泡沫复合材料的热物理性能、裂解前后力学性能的影响。结果表明,添加的TiB_2颗粒并不能被引入到酚醛树脂的分子链中,但是能够与酚醛树脂裂解释放出的含氧气体发生氧化还原反应,将裂解气体中的C和O元素吸收并转化为无定形碳和TiO_2等固相产物,从而提高了酚醛泡沫的残炭率和裂解后的力学性能。随着TiB_2含量的增加,泡沫复合材料的残炭率以及裂解前后的表观密度、比压缩强度和比弯曲强度均呈上升趋势,其中裂解后的强度上升更为明显。当TiB_2用量为30份时,酚醛泡沫复合材料在1 000℃下裂解产物的残炭率、比压缩强度和比弯曲强度分别比纯酚醛泡沫材料提高了39.2%,76.5%和43.9%。     

玻璃纤维/芳纶纤维混杂增强酚醛泡沫的研究

利用玻璃纤维和芳纶纤维的混杂纤维增强酚醛泡沫,考察了玻璃纤维和芳纶纤维的混杂比对酚醛泡沫的压缩强度、弯曲强度和冲击强度的影响。结果表明,玻璃纤维能够大幅提高酚醛泡沫的压缩强度,且在混杂纤维增强的酚醛泡沫中,压缩强度随着玻璃纤维所占的比重的增加而增大;芳纶纤维能够大幅提高酚醛泡沫的冲击强度,且在混杂纤维增强的酚醛泡沫中,冲击强度随着芳纶纤维所占的比重的增加而增大;玻璃纤维和芳纶纤维均可提高酚醛泡沫的弯曲强度,但当二者以1∶1（质量比,下同）的比例混杂增强酚醛泡沫时,复合酚醛泡沫的弯曲强度达到最大,此时出现了两种纤维最优的混杂协同效应。     

建筑保温材料用酚醛泡沫的改性与性能

在苯酚、甲醛的聚合体系中添加硼酸和碳纤维,通过正己烷发泡剂的方法制备了硼改性和碳纤维复合的酚醛泡沫材料。利用傅立叶变换红外光谱仪、微控电子万能试验仪、冲击试验机、热失重分析仪等对酚醛泡沫的结构特性、力学性能和抗氧化性能进行表征与分析。研究结果表明,当表面活性剂吐温80的用量为4%~6%,发泡剂正己烷的用量为5%左右时,酚醛泡沫具有均一的孔结构和较高的表观密度;在反应体系中添加硼酸和碳纤维可改善酚醛泡沫材料的性能,添加7.2%含量的硼使得酚醛树脂具有最高的抗氧化性能,添加30%含量的碳纤维增强了酚醛泡沫材料的弯曲强度和冲击强度,其值分别达到132 MPa和52 k J/m2。     

连续碳纤维增强聚酰胺6复合材料的研究

以拉挤熔融浸渍制备连续碳纤维增强聚酰胺6（CFRPA6）复合材料，通过改变碳纤维（CF）的长度和含量考察材料的各项性能。结果表明，复合材料中CF长度由2～4mm（短CF）增加到8～10mm（长CF），拉伸强度、弯曲强度和硬度最大增幅分别为25．7％、31．7％和3．1％；当CF含量为15％时，长CF增强PA6复合材料的冲击强度比短CF增强PA6提高了16．3％；与短CF增强PA6相比，在长CF含量为3％时，长CF增强PA6的吸水率降幅最大，为15．7％；但CF的长度对CFRPA6复合材料的线膨胀系数影响不大。随着CF的含量增加，除冲击强度外，其他性能均有改善。在CF含量为15％时，短CF增强PA6和长CF增强PA6的拉仲强度比纯PA6分别提高了101．7％和141．9％；弯曲强度比纯PA6分别提高了152．6％和196．2％；硬度比纯PA6分别提高了8．7％和12．1％。冲击强度比纯PA6分别下降了47．7％和39．2％。15％短CF和15％长CF增强PA6的吸水率均为1．3％，比纯PA6下降了31．8％。当CF含量为3％时降幅最大，短CF和长CF增强PA6的线膨胀系数分别下降了89．5％和84．2％。     

短碳纤维增强PC/ABS合金及力学性能分析

以改性短碳纤维为增强材料增强PC/ABS合金,采用熔融共混的方法制备了PC/ABS短碳纤维复合材料,研究了复合材料样条的力学性能与短碳纤维含量的关系。扫描电镜和红外光谱分析表明,纤维的改性有利于其与PC/ABS合金的结合。拉伸性能测试结果表明,3和6 mm改性碳纤维均能提高复合材料的拉伸强度,3 mm碳纤维复合材料优于6 mm。当3 mm的改性碳纤维复合材料添加量为10%时,复合材料的拉伸强度比含3%碳纤的复合材料提高了35. 52%;动态力学性能测试结果表明,添加改性碳纤维能提高复合材料的储能模量,增强复合材料的刚性。     

硅橡胶增韧改性酚醛泡沫的性能研究

采用硅橡胶对酚醛泡沫进行增韧改性,以改善其掉渣性。通过SEM分析、压缩强度、掉渣率、吸水率检测等手段,分析研究了硅橡胶改性酚醛泡沫结构与性能。结果表明:硅橡胶改性酚醛泡沫的掉渣性得到明显改善;随着硅橡胶用量的增加,改性酚醛泡沫的表观密度逐渐提高,泡沫的压缩强度也逐渐增强;当硅橡胶用量低于10%时,随着硅橡胶用量的增加,改性酚醛泡沫的吸水率逐渐下降。     

玻纤增强阻燃PA6复合材料的制备与研究

从磷-氮系阻燃剂、阻燃剂类型、协效阻燃剂三个方面制备和研究了高冲击强度、高阻燃性能的玻纤增强阻燃尼龙6(PA6)复合材料。结果表明:三种方法都可以达到阻燃V-0;在溴-锑阻燃基础上,添加磷-氮系阻燃剂,可以提高玻纤增强阻燃PA6的阻燃性,但是会降低力学性能;红磷阻燃制备的复合材料的冲击性能最好;溴-锑阻燃制备的复合材料的拉伸强度和弯曲强度最高,冲击性能最低;有机次膦酸盐制备的复合材料的拉伸强度和弯曲强度最低,冲击性能适中;协效阻燃剂可以降低溴-锑的含量,降低材料成本,阻燃性能保持不变,拉伸强度和弯曲强度略有下降,冲击性能略有上升。得出如下结论:红磷阻燃剂质量分数是6%,以及F2400∶三氧化二锑∶协效阻燃剂质量分数比=17∶5∶2时,玻纤增强阻燃尼龙6复合材料的冲击性能最好,阻燃性达到UL94(1.6 mm)V-0。     

无卤阻燃玻纤增强PA6的制备及性能

以微胶囊化技术改性的次磷酸铝(E-AlHP)为阻燃剂对玻纤增强PA6进行无卤阻燃研究,采用垂直燃烧实验、拉伸冲击试验、热失重分析以及扫描电镜分析,考察了E-AlHP及其复配体系对玻纤增强PA6阻燃性能、力学性能、热性能以及炭层形貌的影响。结果表明,E-AlHP的加入有效提高玻纤增强PA6的阻燃性能,且对材料力学性能影响较小,添加量为20%时,材料达到UL94 V-0级(3.2 mm),拉伸强度、断裂伸长率、拉伸弹性模量以及缺口冲击强度分别达到121.57 MPa、3.43%、5.23 GPa及6.1 kJ/m~2。     

不饱和聚酯片状模塑料力学性能的研究

研究了玻纤布、短切玻纤及碳酸钙对不饱和聚酯片状模塑料力学性能的影响,实验发现:玻纤布增强不饱和聚酯片状模塑料的力学性能比短切玻纤好,随着玻纤含量的增加,不饱和聚酯片状模塑料的拉伸强度先增加,达到一极大值之后减少。碳酸钙填充不饱和聚酯片状模塑料,随着碳酸钙含量的增加,不饱和聚酯片状模塑料的拉伸强度明显降低,弯曲强度增加。     

酚醛短切纤维对EPDM绝热材料性能的影响

采用酚醛短切纤维为耐烧蚀填料制备了三元乙丙橡胶(EPDM)绝热材料,探究了酚醛短切纤维长度及含量对EPDM绝热材料耐烧蚀和力学性能的影响。当3 mm酚醛短切纤维的填充量为10份时,酚醛短切纤维填充的EPDM热防护材料综合性能较优,其线烧蚀率为0.098 1 mm/s、拉伸强度为14.6 MPa、断裂伸长率为541%;且扫描电镜观察显示,绝热材料烧蚀后形成的炭层中酚醛短切纤维的形貌保持良好,对炭层起到了较好的骨架支撑作用。